Efecto del ángulo microfibrilar en las características tecnológicas de la madera de Pinus pseudostrobus var. apulcensis

Authors

  • Jahaziel Saucedo-Ibarra
  • Amparo Borja-de la Rosa
  • José Tarcísio Lima
  • Alejandro Corona-Ambriz
  • Roberto Machuca-Velasco

Keywords:

Angulo microfibrilar, densidad básica, contracción volumétrica, longitud de traqueidas, modelo aditivo generalizado

Abstract

El ángulo microfibrilar es la inclinación de las microfibrillas de celulosa en la pared celular en relación al eje vertical de la célula. Esta característica contribuye en explicar las variaciones en propiedades físicas y mecánicas de la madera y fibra procesada. Pinus pseudostrobus var. apulcensis es una especie forestal nativa de México con importancia económica e industrial. Se seleccionaron al azar 10 árboles sanos de esta especie en una plantación en Texcoco, Estado de México, México. De cada árbol se extrajo un tarugo a 1,3 m de altura de fuste. Se midió el ángulo microfibrilar, la densidad básica (DB), la longitud de traqueidas  y la contracción volumétrica con el objetivo de determinar el efecto del ángulo microfibrilar sobre dichas características tecnológicas en esta madera. Se obtuvo un ángulo microfibrilar promedio de 28,8°; densidad básica promedio de 0,43 g·cm-3; longitud de traqueidas promedio de 3516 µm y contracción volumétrica promedio de 10,3 %.  Se ajustaron modelos aditivos generalizados entre el ángulo microfibrilar como variable explicativa y cada una de las tres variables respuesta por separado. Finalmente se ajustó un modelo aditivo generalizado para conocer el comportamiento de la densidad básica, longitud de traqueidas y contracción volumétrica en función del ángulo microfibrilar. Este modelo generado tuvo una capacidad explicativa de 88,2 %. La variable mejor explicada por el ángulo microfibrilar fue la longitud de traqueidas (capacidad explicativa de 83,3 %). Sería interesante observar si este comportamiento se presenta en otras especies de pino mexicanas.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Aragón, R.D.; Rodríguez, G.; Vargas, J.J.; Enríquez del Valle, J.R.: Hernández, A.; Campos, G.V. 2020. Phenotype selection and reproductive characteristics of Pinus pseudostrobus var. oaxacana (Mirov) S.G. Harrison. Rev Mex Cienc For 11(59): 118-140. https://doi.org/10.29298/rmcf.v11i59.700.

Auty, D.; Gardiner, B.A.; Achim, A.; Moore, J.R.; Cameron, A.D. 2013. Models for predicting microfibril angle variation in Scots pine. Ann For Sci 70: 209-218. https://doi.org/10.1007/s13595-012-0248-6

Barber, N.F.; Meylan, B.A. 1964. The anisotropic shrinkage of wood. Holzforschung 18(5): 146-56. https://doi.org/10.1515/hfsg.1964.18.5.146

Barnett, J.R.; Bonham, V.A. 2004. Cellulose microfibril angle in the cell wall of wood fibres. Biol Rev 79(2): 461-472. https://doi.org/10.1017/S1464793103006377

Bermejo, B.; Eguiluz, T. 1993. Variación natural del peso específico y longitud de traqueidas en poblaciones de Pinus pseudostrobus de la región central de México. Agrociencia Serie Rec Nat Renov 3(2): 23-35.

Bonham, V.A.; Barnett, J.R. 2001. Fibre length and microfibril angle in Silver birch (Betula pendula Roth). Holzforschung 55: 159–162. https://doi.org/10.1515/HF.2001.026

Butterfield, B.G. 1998. Proceeding of the IAWA/IUFRO Workshop on Microfibril angle in wood. University of Canterbury, New Zealand. 410 pp.

Cave, I.D. 1968. The anisotropic elasticity of the plant cell wall. Wood Sci Technol 2(4): 268-278. https://doi.org/10.1007/BF00350273

Chauhan, S.; Donnelly, R.; Huang, C.; Nakada, R.; Yafang, Y.; Walker, J.C.F. 2006. Wood quality: in context. In Primary wood processing: principles and practice, Walker, J.C.F. (Ed.), 2nd edition, Springer, New Zealand. 121-158 pp. https://doi.org/10.1007/1-4020-4393-7

Chiu, C-M.; Lin C.J.; Wang, S.Y. 2005. Tracheid length and microfibril angle of young Taiwania grown under different thinning and pruning treatments. Wood Fiber Sci 37: 437-444. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1464

Clark, A.; Daniels, R.F. 2004. Modelling the effects of physiographic region on wood properties of planted loblolly pine in the southern US: Connection between forest resources and wood quality: Modelling approaches and simulation software. In Fourth Workshop IUFRO Working Party S5.01-04. Harrison Hot Springs, BC, Canada. Sept. 8-15 2002. INRA-Centre de Recherches de Nancy, France. Pp. 54–60.

Comisión Nacional Forestal. CoNaFor. 2010. SIRE - Paquetes tecnológicos: Pinus pseudostrobus. México, 7 pp. https://cutt.ly/CbJSlCm

De la Paz-Pérez, C.; Dávalos-Sotelo, R. 2016. Anatomía de la madera de seis especies de Pinus (Pinaceae) del estado de Durango, México. Madera y Bosques 22(3): 113-132. https://doi.org/10.21829/myb.2016.2231460

De la Paz-Pérez, C.; Olvera C.P. 1981. Anatomía de la madera de 16 especies de coníferas. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales. SARH. Boletín Técnico No. 69. México, D.F., Mexico. 111 p.

Donaldson, L. 2008. Microfibril angle: measurement, variation, and relationships - a review. IAWA J 29(4): 345-386. https://doi.org/10.1163/22941932-90000192

Donaldson, L.; P. Xu. 2005. Microfibril orientation across the secondary cell wall of radiata pine tracheids. Trees 19: 644–653. https://doi.org/10.1007/s00468-005-0428-1

Deresse, T.; Shepard, R.K.; Shaler, S.M. 2003. Microfibril angle variation in red pine (Pinus resinosa Ait.) and its relation to the strength and stiffness of early juvenile wood. Forest Prod J 53(7/8): 34-40. https://jglobal.jst.go.jp/en/detail?JGLOBAL_ID=200902222984028231

Erasmus, J.; Kunneke, A.; Drew, D.M.; Wessels, B.C. 2018. The effect of planting spacing on Pinus patula stem straightness, microfibril angle and wood density. Forestry 91: 247–258. https://doi.org/10.1093/forestry/cpy005

Escobar-Sandoval, M.C.; Vargas-Hernández, J.J.; López-Upton, J.; Espinosa-Zaragoza, S.; Borja-de la Rosa, A. 2018. Parámetros genéticos de calidad de madera, crecimiento y ramificación en Pinus patula. Madera y Bosques 24(2). https://doi.org/10.21829/myb.2018.2421595

Essien, C.; Via, K.B.; Acquah, G.; Gallagher, T.; McDonald, T.; Eckhardt, L.G. 2018. Effect of genetic sources on anatomical, morphological, and mechanical properties of 14-year-old genetically improved loblolly pine families from two sites in the southern United States. J For Res 29: 1519–1531. https://doi.org/10.1007/s11676-017-0584-3

Fabisiak, E.; Moliński, W.; Kúdela, J.; Mania, P. 2012. A study on the dependence between tracheid lengths and microfibril angle in resonant wood of spruce (Picea abies L.). Ann Warsaw Agric Univ For Wood Technol 77: 222-226. http://annals-wuls.sggw.pl/?q=node/724

Franklin, G.L. 1945. Preparation of thin sections of synthetic resins and wood-resin composites, and a new macerating method for wood. Nature 155: 51. https://doi.org/10.1038/155051a0

Gherardi-Hein, P.R.; Tarcísio-Lima, J. 2012. Relationships Between Microfibril Angle, Modulus of Elasticity and Compressive Strength in Eucalyptus Wood. Maderas-Cienc Tecnol 14(3): 267-274. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2012005000002

Goche-Télles, J.R.; Fuentes-Salinas, M.; Borja-de la Rosa, A.; Ramírez-Maldonado, H. 2000. Variación de las propiedades físicas de la madera en un árbol de Abies religiosa y de Pinus ayacahuite var. Veitchii. Rev Chapingo Ser Cienc For Ambient 6(1): 83-92.

Goche, J.R.; Velázquez, M.A.; Borja de la Rosa, A.; Capulín, J.; Palacios, C. 2011. Variación radial de la densidad básica en Pinus patula Schltdl. et Cham. de tres localidades en Hidalgo. Rev Mex Cienc For 2(7): 71-78. https://doi.org/10.29298/rmcf.v2i7.568

Isik, F.; Gumpertz, M.; Li, B.; Goldfarb, B.; Sun, X. 2008. Analysis of cellulose microfibril angle using a linear mixed model in Pinus taeda clones. Can J For Res 38: 1676-1689. https://doi.org/10.1139/X08-010

Jäger, A.; Bader, T.; Hofstetter, K.; Eberhardsteiner, J. 2011. The relation between indentation modulus, microfibril angle, and elastic properties of wood cell walls. Composites, Part A 42(6): 677–685. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2011.02.007

Kojima, Y.; Yamamoto, H. 2004. Effect of microfibril angle on the longitudinal tensile creep behavior of wood. J Wood Sci 50: 301–306. https://doi.org/10.1007/s10086-003-0565-3

Lima, J.T.; Ribeiro, A.O.; Narciso, C.R.P. 2014. Microfibril angle of Eucalyptus grandis wood in relation to the cambial age. Maderas-Cienc Tecnol 16(4): 487-494. https://doi.org/10.4067/S0718-221X2014005000039

López-Upton J. 2002. Pinus pseudostrobus Lindl. In Tropical Tree Seed Manual. J.A. Vozzo (ed). USDA Forest Service. Pp: 636-638.

Lube, V.; Lazarescu, C.; Mansfield, S.D.; Avramidis, S. 2015. Wood microfibril angle variation after drying. Holzforschung 70(5): 485-488. https://doi.org/10.1515/hf-2014-0334

Machuca-Velasco, R.; Borja-de la Rosa, A.; Morales-Villalba, E.; Flores, R. 2012. Trabajabilidad de la madera de Pinus oaxacana Mirov. proveniente de una plantación en el Estado de México. Rev Chapingo Ser Cienc For Ambient 18(2): 193-205. https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2012.01.001

Martínez, C.J.L.; Martínez–Pinillos, C.E. 1996. Características de cepillado y lijado de 33 especies de madera. Madera y Bosques 2(2): 11–27. https://doi.org/10.21829/myb.1996.221383

Meylan, B.A. 1967. Measurement of microfibril angle by X-ray diffraction. Forest Prod J 17: 51–58.

Navarro, J.; Borja, A.; Machuca, R. 2005. Características tecnológicas de la madera de palo morado (Peltogyne mexicana Martínez) de Tierra Colorada, Guerrero, México. Rev Chapingo Ser Cienc For Ambient 11(1): 73-82. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=62911110

Peter, G.F.; Benton, D.M.; K. Bennett. 2003. A simple direct method for measurement of microfibril angle in single fibres using differential interference contrast microscopy. J Pulp Pap Sci 29: 274–280. http://hdl.handle.net/1853/31884

Preston, R.D. 1974. The Physical Biology of Plant Cell Walls. Chapman & Hall: London. 491 pp. https://doi.org/10.1038/255749b0

R Core Team. 2021. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.R-project.org/

Schimleck, L.R.; Antony, F.; Dahlen, J.; Moore, J. 2018. Wood and fiber quality of plantation-grown conifers: A summary of research with an emphasis on loblolly and radiata pine. Forests 9(6): 298. https://doi.org/10.3390/f9060298

Schulgasser, K.; Witztum, A. 2015. How the relationship between density and shrinkage of wood depends on its microstructure. Wood Sci Technol 49: 389–401. https://doi.org/10.1007/s00226-015-0699-7

Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales. Semarnat. 2020. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2017. México. 288 pp. http://dsiappsdev.semarnat.gob.mx/datos/portal/publicaciones/2020/2017.pdf

Sotomayor, C. 2008. Tabla FITECMA de clasificación de características mecánicas de maderas mexicanas. Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México. https://cutt.ly/MbJOSAJ

Tabet, T.A.; Abdul Aziz, F. 2013. Cellulose microfibril angle in wood and its dynamic mechanical significance. In Cellulose - Fundamental Aspects, Canada. Pp. 113-142. https://doi.org/10.5772/2705

Treacy, M.; Dhubhain, A.N.; Evertsen, J. 2000. The influence of microfibril angle on modulus of elasticity and modulus of rupture in four provenances of Irish grown Sitka spruce (Picea sitchensis (Bong.) Carr). J Inst Wood Sci 15: 211-220.

Valencia, S.; Vargas, J. 1997. Método empírico para estimar la densidad básica en muestras pequeñas de madera. Madera y Bosques 3(1): 81-87. https://doi.org/10.21829/myb.1997.311381

Vanerek, J.; Martinek, R.; Cada, P.; Kuklik, P. 2017. The influence of microfibril angle on the wood stiffness parameters. Procedia Eng 195: 259-264. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.552

Vega, M.; Hamilton, M.; Downes, G.; Harrison, P.A.; Potts, B. 2020. Radial variation in modulus of elasticity, microfibril angle and wood density of veneer logs from plantation-grown Eucalyptus nitens. Ann For Sci 77(3). https://doi.org/10.1007/s13595-020-00961-1

Watt, M.S.; Zoric, B.; Kimberley, M.O.; Harrington, J. 2011. Influence of stocking on radial and longitudinal variation in modulus of elasticity, microfibril angle, and density in a 24-year-old Pinus radiata thinning trial. Can J For Res 41(7): 1422–1431. https://doi.org/10.1139/x11-070

Winck, R.A.; Fassola, H.E.; Área, M.C. 2015. Efecto del raleo sobre las propiedades anatómicas de la madera de Pinus taeda. Maderas-Cienc Tecnol 17(2): 391-406. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2015005000037

Winck, R.A.; Fassola, H.E.; Tomazello, M.F.; Area, M.C. 2012. Caso de estudio: Ángulo microfibrilar y su relación con la densidad básica de la madera de Pinus taeda L. con manejo silvopastoril. En VII Edición Congreso Iberoamericano de Investigación Celulosa y Papel. Sao Paulo, Brasil. http://www.celso-foelkel.com.br/artigos/outros/2012_Angulo_fibrilar_Pinus.pdf

Wood, S. 2017. Generalized additive models: an introduction with R. 2nd. Edition. CRC Press, Florida, U.S. 497 p. https://doi.org/10.1201/9781315370279

Downloads

Published

2022-07-25

How to Cite

Saucedo-Ibarra, J. ., Borja-de la Rosa, A. ., Lima, J. T. ., Corona-Ambriz, A., & Machuca-Velasco, R. . (2022). Efecto del ángulo microfibrilar en las características tecnológicas de la madera de Pinus pseudostrobus var. apulcensis. Maderas-Cienc Tecnol, 24. Retrieved from http://revistas.ubiobio.cl/index.php/MCT/article/view/5584

Issue

Section

Article